En burmesisk python är tillräckligt skrämmande för att vara med i en skräckfilm. Vuxna kan bli mer än 4,8 meter (16 fot) långa. I Florida Everglades har dessa ormar svalt däggdjur stora som rådjur och alligatorer. Ändå har det visat sig svårt att upptäcka en pytonslang i det vilda.
Forskare beskriver dessa ormar som kryptiska, vilket betyder att de kan gömma sig i fri sikt.
”Det är väldigt svårt att visuellt upptäcka dem, säger Margaret Hunter. Hon är genetiker vid US Geological Survey (USGS) i Gainesville, Florida. Den gigantiska ormens fjäll har ett mönster som smälter in med höga träskgräs. Ormarna är också lömska. De gömmer sig ofta så att de kan lägga ett bakhåll. Det beteendet är en fördel i ormens hemvist i Sydostasien. Men det orsakar förödelse i Florida Everglades. Där har burmesiska pytonslangar blivit en invasiv art.
Troligtvis köpte folk några ormar som husdjur och släppte dem senare i Everglades. Eller så kan husdjursormar ha rymt in i träsket. Oavsett deras källa, fann dessa ormar ett bra hem där och förökade sig snart. Och sedan multiplicerat lite till. Mycket mer. Idag bor uppskattningsvis 30 000 till 80 000 i vildmarken i Florida. Ingen vet exakt hur många eftersom de är så svåra att se.
Men de reptilerna har gjort mycket skada. Efter att ha rovdjur på däggdjur och fåglar är antalet av båda grupperna i Everglades långt ner. “Eftersom så skadliga för miljön att vi måste kunna hantera dem, säger Hunter. Men, tillägger hon, det är svårt att göra utan bra information om var ormarna finns.
Med en ny metod som kallas miljö-DNA – eller eDNA – kan forskare lära sig var en art befinner sig utan att lägga ett öga på ett. Denna metod upptäcker genetiskt material som lämnats efter av dessa ormar och alla andra arter. Detta genetiska skräp kan identifiera alla arter som kallar ett område hem utan att någon spionerar på dem.
Miljö-DNA låter forskare hitta arter snabbare och mer exakt än någonsin. Och det kan till och med peka på arter som ingen ännu har registrerat att se.
DNA-detektiver
DNA är det genetiska material som finns i cellerna hos alla levande organismer. Det ser ut som en lång, vridbar stege. Varje steg på den stegen är ett par kemikalier som kallas nukleotider. Det finns fyra av dessa kemikalier: adenin, tymin, cytosin och guanin. Forskare refererar till dem som A, T, C och G för kort. Varje nukleotid på ena långsidan av stegen måste paras ihop med en specifik på andra sidan. A:s enda par med T. Alla C måste paras med G.
Ryan Kelly är ekolog vid University of Washington i Seattle. Han arbetar också på Center for Ocean Solutions vid Stanford University i Palo Alto, Kalifornien “Spår av DNA lämnas efter av alla arter överallt”, säger han. Klåda en klåda, och du tappar hudceller som innehåller ditt DNA. Husdjur och andra djur lämnar efter sig bitar av död hud som kallas mjäll. Reptiler fäller huden när de växer. Det finns till och med DNA i bajs.
“Precis som kriminaltekniker gör på en brottsplats varje dag, upptäcker vi det där spåret av DNA som är kvar”, förklarar David Lodge . Han är biolog vid University of Notre Dame i South Bend, Ind.
Forskare letar efter eDNA i hela miljön – i vatten, jord, till och med iskärnor. Lodges grupp börjar med vatten. Det kan komma från en sjö, en flod eller något annat vått område.
Forskare i labbet häller sedan provet genom ett filter som fångar upp celler och andra partiklar. Filtret går sedan över i en vätska med hårt arbetande kemikalier. En kemikalie i blandningen bryter ner cellväggar för att frigöra DNA. En annan kemikalie griper tag i proteiner och andra material som inte är DNA. En maskin snurrar sedan blandningen i hög hastighet. DNA-fylld vätska flyter till toppen. Allt annat sjunker till botten. Fler steg blir av med extra vätska från det översta lagret.
I projekt fokuserade på en viss art, söker de nästa stegen igenom provet efter ett visst spännsteg från DNA:s stegliknande struktur. Denna specifika sekvens av DNA är unik för dess art. Om det hittas kommer metoden att göra många, många kopior av det DNA-fragmentet. Denna kopieringsprocess kallas polymeras (puh-LIM-er-ase) kedjereaktion, eller PCR. I själva verket fungerar det som en kopiator för DNA.
Att använda PCR ökar den DNA-signalen, förklarar Eva Egelyng Sigsgaard. Hon är biolog vid Danmarks Naturhistoriska Museum i Köpenhamn. Tänk på att höja volymen på din mobiltelefon. När du har förstärkt ljudet kan du höra ringen över alla bakgrundsljud i rummet. “När vi amplifierar DNA, gör vi stora mängder av det specifika DNA som vi letar efter,” säger Sigsgaard. Att göra det gör att DNA sticker ut mot “bruset” från andra arters genetiska skräp.
Hunter på USGS skräddarsydde sitt arbete för att hitta och kopiera en del av den burmesiska pytonens DNA som skiljer sig från den hos alla andra arter. Det lät hennes team för första gången visa att de stora ormarna kunde upptäckas genom eDNA. De beskrev sin framgång i PLOS ONE den 15 april 2015. Om eDNA-provtagningen blir mer rutin, kan det hjälpa Florida-forskare att spåra ormarna snabbt och till relativt låg kostnad.
Fishfinders
Fiskeexpeditioner försöker ofta fånga det som är nära. Men att hitta en viss typ av fisk är inte alltid lätt. Det gäller särskilt när en sjö eller annan vattenförekomst är stor och den önskade fisken inte är vanlig. Återigen, här kan eDNA hjälpa till.
Under de senaste decennierna har bighead och andra asiatiska karparter hittats i många amerikanska vatten. De har redan spridit sig genom stora delar av Mississippifloden. Forskare hoppas kunna hålla dem borta från de stora sjöarna.
Liksom burmesiska pytonslangar är asiatiska karpar invasiva arter . Infödd i Kina kan varje storhuvudkarp väga så mycket som 40 kg (88 pund) och växa till 1,4 meter (4,6 fot). Fiskarna äter enorma mängder av inte bara alger, utan även små djur och fiskägg. Som ett resultat kan dessa inkräktare snabbt beröva andra arter den föda de behöver.
Forskare vill veta så snart tecken uppstår på att invasiv karp sprider sig ytterligare, säger Lodge. Tidigare skulle forskare ha försökt fånga fisk med nät eller med hjälp av utrustning som bedövar dem med en elektrisk stöt. Men de metoderna fångade inte alltid potentiellt skadliga inkräktare som storhuvudkarpen. Nät och elektriska stötar kan också skada inhemska fiskar. Men med eDNA kan forskare söka efter invasiv karp utan att någonsin röra en fisk. Faktum är att eDNA nu har blivit ett viktigt verktyg för vattenförvaltare som är oroliga för karpen.
”En annan fördel med eDNA-metoden är att du inte fångar organismen, det finns mycket mindre risk att du kommer att skada den”, tillägger Locke. “Vi kanske inte bryr oss om att skada asiatisk karp, men vi bryr oss om att skada hotade och utrotningshotade organismer.” Så, forskare kan söka efter asiatisk karp med liten risk att skada inhemska arter.
Den fördelen gör faktiskt eDNA till ett utmärkt verktyg för att jaga sällsynta och hotade arter. Sigsgaard använde processen för att hitta och kopiera en unik del av DNA:t från den europeiska väderleken. Denna sötvattensfisk har fått sitt namn för att den simmar upp till ytan när lufttrycket ändras. (Människor som bevittnar det beteendet kommer alltså att förvänta sig en förändring i vädret.)
Innan Sigsgaards studie trodde forskarna att den ålliknande fisken hade försvunnit från alla utom en plats i Danmark. Men med eDNA hittade hon bevis på den sällsynta fisken i prover från två ställen. Hon och hennes kollegor rapporterade fyndet i marsnumret 2015 av Biological Conservation .
Sigsgaards eDNA-arbete tog kortare tid än tidigare fiskeundersökningar. Ännu bättre, säger hon, “Vi stör inte djuren alls eller ekosystemet.” Det är viktigt eftersom hon och andra forskare vill skydda den sällsynta fisken. Och nu visar hennes forskning precis var det skyddet behövs.
Vad kommer härnäst?
Miljö-DNA kan detektera mer än en art åt gången. Faktum är att den också kan berätta för forskare om hela grupper – eller till och med alla arter – i ett område.
Leave a Reply